یک تیم تحقیقاتی صنعتی در آمریکا متشکل از مهندسین و دانشمندان که زیر نظر شرکت Waukesha Electric Systems فعالیت می نمایند، در سال 1999 خبرتحول مهمی را در صنعت برق با انجام آزمایش موفقیت آمیز نوع جدیدی از ترانسفورماتورهای قدرت اعلام نمودند. ترانسفورماتورهای ابررسانایی جدید در مقایسه با ترانسفورماتورهای رایج، کوچک و سبک تر می باشند و دارای طول عمر بیشتری نیز هستند. در این نوع ترانسفورماتورها دیگر نیازی به هزاران گالن روغن جهت عایقی و خنک سازی نمی باشد و در نتیجه خطر ایجاد حریق و مسائل زیست محیطی را نخواهد داشت. در ابررساناها بعلت عدم وجود مقاومت اهمی در برابر جریان dc ، تلفات اهمی برابر با صفر است. لذا با استفاده از ابررساناها در ترانسفورماتورها، تلفات کل ترانسفورماتور، کاهش قابل ملاحظه ای خواهد یافت. تلاشهایی که جهت توسعه ترانسفورماتورهای ابررسانا انجام می گیرد صرفا" بخاطر مسائل اقتصادی و کاهش هزینه نیست. یکی دیگر از دلایل طرح این مبحث این است که در مراکز پر تراکم شهری، رشد مصرف 2 درصدی (سالیانه ) به معنی نیاز به ارتقاء ظرفیت سیستم های موجود است. از طرفی بسیاری از پستهای توزیع بصورت Indoor بوده و در کنار ساختمانها نصب شده اند. در این نوع پست ها همانند دیگر پستهای توزیع، از ترانسهای روغنی استفاده می شود که استفاده از روغن مشکلات و خطرات زیست محیطی و ایمنی مربوط به خود را دارد. در حالیکه در ترانسفورماتورهای ابررسانا، ماده خنک کننده نیتروژن است که خطری برای افراد و موجودات زنده ندارد. بعلاوه در این ترانسفورماتورها، خطر آتش سوزی نیز وجود ندارد. بهمین لحاظ خنک کننده مورد استفاده در ترانسفورماتورهای ابررسانا به هیچ عنوان قابل مقایسه با روغنهای قابل اشتعال و مواد شیمیایی شیمی همچون PCB نیست.
آزمایشات بر یک نوع از این ترانسفورماتور با ظرفیت 1 MVA امکان سنجی فنی و سایر مزایای آنرا به اثبات رسانده است. یکی از مزایای آن کاهش وزن ترانسفورماتور می باشد بطوریکه برای یک ترانسفورماتور 30 MVA وزن آن از 48 تن به 24 تن خواهد رسید.
دو تغییر مهم در طراحی ترانسفورماتور که منجر به طراحی و ساخت این نوع ترانسفورماتورهای جدید شده است، عبارتند از استفاده از مواد ابررسانایی دمای بالا (HTS) بجای سیم پیچ های رایج مسی و بکارگیری از یک سیستم کوچک خنک سازی بجای سیستم خنک کننده رایج ترانسفورماتورهای معمولی.
ترانسفورماتور HTS ، 30 MVA تقریبا" به 200 پوند (100 کیلوگرم ) ابررسانا نیاز خواهد داشت که هیچ گونه مقاومت الکتریکی ندارد و بنابراین هیچگونه حرارتی تولید نخواهدکرد،درحالیکه در ترانسفورماتورهای رایج، سیم پیچهای مسی که هزاران پوند وزن دارند منبع اصلی تولید گرما و ایجاد تلفات میباشند.فن آوری ترانسفورماتور HTS از نظر استفاده از یک سیستم خنک کننده حلقه بسته جهت خنک سازی سیم پیچ های
ترانسفورماتور یکتا می باشد و قادر است که دمای سیم پیچ را تا 382 - درجه فارنهایت برساند.
شکل (1)
همین تیم تحقیقاتی که بر روی ساخت و آزمایش ترانسفورماتور 1- MVA , HTS کار کرده اند، قرار است طراحی و آزمایش یک ترانسفورماتور آزمایشی آلفا 5 / 10 MVA را شروع نمایند.
پروژه ترانسفورماتور HTS در ایالت متحده آمریکا توسط چندین شرکت و سازمان دنبال می گردد. شرکت Waukesha Electric Systems ( WES ) رهبری ساخت اینگونه ترانسفورماتورها را در آمریکا به عهده دارد. این شرکت مسئول طراحی و ساخت هسته و تانک ترانسفورماتور HTS – 1MVA بوده و همچنین مونتاژ و آزمایش آنرا نیز به عهده داشته است. شرکت Intermagnetics General Corporation ( IGC ) در آمریکا، سازنده هادیها و کابلهای ابررسانا می باشد و در این پروژه مسئول طراحی و ساخت هادیهای ابررسانا، سیم پیچ های ترانسفورماتور و طراحی بخشی از سیستم سرمایشی بوده است.
Oak Ridge National Laboratory ( ORNL ) که یک مؤسسه تحقیقاتی می باشد مسئول طراحی و ساخت ساپورت سیم پیچها و زیرسیستم های سرمایشی می باشد.
شرکت برق Rochester Gas and Electric Corporation ( RG&E ) حمایتهای مالی و اقتصادی این پروژه را به عهده داشته و مشاوره این طرح توسط مشاوران بین المللی Electric Power Engineering Department در RPI انجام شد.
دکتر Christine Platt از دپارتمان انرژی آمریکا بر اهمیت این پدیده اذعان می نماید و می گوید که در آمریکا تلفات انرژی الکتریکی تولید شده در حدود 8 درصد می باشد که ترانسفورماتورها نیمی از این تلفات را تولید می کنند و با استفاده از مواد ابررسانا و تولیدات آن این رقم نصف خواهد شد که در نتیجه منجر به صرفه جویی صدها میلیون دلار درسال خواهد شد.
* High Temperature Supercoductor
منبع : شرکت Waukesha Electric
آدرس : http://www.waukeshaelectric.com
